飞行原理(升力和阻力)课件

作用在飞机上的空气动力升力—更大的重量阻力—更大发动机功率问题：如何增大升力、减小阻力作用在飞机上的空气动力升力—更大的重量问题：如何增1迎角相对气流方向与翼弦之间的夹角

AngleofAttack(AoA)不同于飞机的姿态迎角相对气流方向与翼弦之间的夹角AngleofAtta2升力气流→翼型→上表面流线变密→流管变细下表面平坦→流线变化不大(与远前方流线相比)

连续性定理、伯努利定理→翼型的上表面→流管变细→流管截面积减小→气流速度增大→故压强减小翼型的下表面→流管变化不大→压强基本不变上下表面产生了压强差→总空气动力RR的方向向后向上→分力：升力L、阻力D

升力气流→翼型→上表面流线变密→流管变细3不同迎角对应的压力分布不同迎角对应的压力分布4失速通常，机翼的升力与迎角成正比。迎角增加，升力随之增大(图1、图2)。但是，当迎角增大到某一值时，则会出现相反的情况，即迎角增加升力反而急剧下降。这个迎角就称为临界迎角。当机翼迎角超过临界点时，流经上翼面的气流会出现严重分离，形成大量涡流，升力大幅下降，阻力急剧增加。飞机减速并抖动，各操纵面传到杆、舵上的外力变轻，随后飞机下坠，机头下俯，这种现象称为失速。失速通常，机翼的升力与迎角成正比。迎角增加，升力随之增大(图5视频演示风洞失速流线视频演示风洞失速流线6空气动力系数

升力系数Cy(CL)

阻力系数Cx(CD)空气动力系数升力系数Cy(CL)7升力特性曲线升力特性曲线8Cy-α曲线的特点Cy=0的迎角(用α0表示)一般为负值(0º~4º)；Cy-α曲线在一个较大的范围内是直线段；Cy有一个最大值Cymax，而在接近最大值Cymax前曲线上升的趋势就已减缓。Cy-α曲线的特点Cy=0的迎角(用α0表示)一般为负值(9弯度和迎角的作用弯度和迎角的作用10改变后缘弯度的作用改变后缘弯度的作用11增升装置襟翼（前、后缘）增升装置襟翼（前、后缘）12简单襟翼简单襟翼13富勒襟翼富勒襟翼14Boeing727三缝襟翼Boeing727Triple-SlottedFowlerFlapSystem

Boeing727三缝襟翼Boeing727T15F-14全翼展的前缘缝翼与后缘襟翼F-14全翼展的前缘缝翼与后缘襟翼16前缘缝翼前缘缝翼17缝翼和襟翼对升力系数的影响缝翼和襟翼对升力系数的影响18阻力摩擦阻力压差阻力干扰阻力诱导阻力激波阻力阻力摩擦阻力诱导阻力激波阻力19阻力1：摩擦阻力由空气的粘性造成附面层(层流附面层紊流附面层)层流流动，摩擦阻力小；紊流流动，摩擦阻力大的多->

尽量使物体表面的流动保持层流状态附面层阻力1：摩擦阻力由空气的粘性造成附面层20阻力2：压差阻力运动着的物体前后所形成的压强差所产生的同物体的迎风面积、形状和在气流中的位置都有很大的关系阻力2：压差阻力运动着的物体前后所形成的压强差所产生的21迎面阻力摩擦阻力和压差阻力合起来叫做“迎面阻力”一个物体究竟哪种阻力占主要部分，主要取决于物体的形状流线体，迎面阻力中主要是摩擦阻力远离流线体的式样，压差阻力占主要部分，摩擦阻力则居次要位置，且总的迎面阻力也较大迎面阻力摩擦阻力和压差阻力合起来叫做“迎面阻力”一个物体究竟22机翼的三元效应上翼面压强低，下翼面压强高->压差->漩涡->下洗机翼的三元效应上翼面压强低，下翼面压强高->压差->23阻力3：诱导阻力翼尖涡使流过机翼的气流向下偏转一个角度（下洗）。升力与气流方向垂直（向后倾斜），产生了向后的分力（阻力）诱导阻力同机翼的平面形状，翼剖面形状，展弦比，特别是同升力有关。伴随升力而产生的阻力3：诱导阻力翼尖涡使流过机翼的气流向下偏转一个角度（下洗24阻力4：干扰阻力气流流过翼-身连接处，由于部件形状的关系，形成了一个气流的通道。B处高压区形成气流阻塞，使气流开始分离，产生旋涡，能量消耗和飞机不同部件之间的相对位置有关阻力4：干扰阻力气流流过翼-身连接处，由于部件形状的关系，形25阻力5：激波阻力属于压差阻力阻力5：激波阻力属于压差阻力26激波飞机飞行->对空气产生扰动扰动(以扰动波的形式)以音速传播,积聚激波形成原理激波照片(M=3)激波飞机飞行->对空气产生扰动激波形成原理激波照片(M=27飞行速度小于音速时扰动波的传播速度大于飞机前进速度传播向四面八方飞行速度等于或超过音速时扰动波的传播速度等于或小于飞机前进速度后续时间的扰动就会同已有的扰动波叠加在一起形成较强的波，空气受到强烈的压缩、而形成了激波飞行速度小于音速时28波阻能量的观点

空气通过激波时，受到薄薄一层稠密空气的阻滞，使得气流速度急骤降低，由阻滞产生的热量来不及散布，于是加热了空气。加热所需的能量由消耗的动能而来。在这里，能量发生了转化--由动能变为热能。动能的消耗表示产生了一种特别的阻力。这一阻力由于随激波的形成而来，所以就叫做"波阻"激波前后气流物理参数的变化

波阻能量的观点激波前后气流物理参数的变化29机翼上压强分布的观点亚音速，最大稀薄度靠前，压强分布沿着与飞行相反的方向上的合力，不是很大，即阻力不是很大。超音速情况下，最大稀薄度向后远远地移动到尾部，而且向后倾斜得很厉害，同时它的绝对值也有增加。因此，如果再考虑机翼头部压强的升高，那么压强分布沿与飞行相反方向的合力，急剧增大，使得整个机翼的总阻力相应有很大的增加。这附加部分的阻力就是波阻。机翼上压强分布的观点30JohnGay拍摄2019年7月7日F/A18-CHornet在航母附近低高度（75英尺）超音速飞行的场面JohnGay拍摄31飞行原理(升力和阻力)课件32正激波和斜激波Ma=1

正激波Ma>1

钝头：正激波尖头：斜激波正激波的波阻大，空气被压缩很厉害，激波后的空气压强、温度和密度急剧上升，气流通过时，空气微团受到的阻滞强烈，速度大大降低，动能消耗很大，这表明产生的波阻很大。斜激波波阻较小，倾斜的越厉害，波阻就越小。正激波和斜激波Ma=1正激波正激波的波阻大，空气被压33临界马赫数上翼面流管收缩局部流速加快，大于远前方来流速度局部流速的加快

局部温度降低

局部音速下降当翼型上最大速度点的速度增加到等于当地音速时，远前方来流速度v∞就叫做此翼型的临界速度（对应临界马赫数）临界马赫数上翼面流管收缩局部流速加快，大于远前方来流速度34局部激波当M∞>Mcr以后，在翼型上表面等音速点后面，由于翼型表面的连续外凸，流管扩张，空气膨胀加速，出现局部超音速区。

通常机翼上表面会首先达到当地音速，局部激波首先出现在上翼面。随着速度的增加，下翼面也会出现局部激波，而且当速度进一步增加时，机翼上下表面的局部激波还会向后移动，并且下翼面的局部激波的移动速度比上翼面的大，可能一直移到机翼后缘，同时激波的强度也将增大，激波阻力将增大。

局部激波当M∞>Mcr以后，在翼型上表面等音速点后面，由于翼35阻力摩擦阻力压差阻力诱导阻力干扰阻力激波阻力总结一下：飞机所受的阻力可以分为阻力摩擦阻力总结一下：飞机所受的阻力可以分为36Pitch–elevatorsinmotion飞机的俯仰、滚转和转弯Pitch–elevatorsinmotion飞机的37Roll–Aileronsinmotion飞机的俯仰、滚转和转弯Roll–Aileronsinmotion飞机的俯仰、38飞机的俯仰、滚转和转弯Yaw—Rudderinmotion飞机的俯仰、滚转和转弯Yaw—Rudderinmotio39飞机转弯是靠飞机的副翼和水平尾翼，副翼就是机翼靠外侧的气动舵面.比如飞机要转右,飞行员的操纵杆向右压，同时脚踩右侧的脚蹬，飞机就向右转弯了。飞机的俯仰、滚转和转弯飞机转弯是靠飞机的副翼和水平尾翼，副翼就是机翼靠外侧的气动舵40

Thankyou拯畏怖汾关炉烹霉躲渠早膘岸缅兰辆坐蔬光膊列板哮瞥疹傻俘源拯割宜跟三叉神经痛-治疗三叉神经痛-治疗拯畏怖汾关炉烹霉躲渠早膘岸缅兰辆坐蔬光膊列板哮瞥疹41作用在飞机上的空气动力升力—更大的重量阻力—更大发动机功率问题：如何增大升力、减小阻力作用在飞机上的空气动力升力—更大的重量问题：如何增42迎角相对气流方向与翼弦之间的夹角

AngleofAttack(AoA)不同于飞机的姿态迎角相对气流方向与翼弦之间的夹角AngleofAtta43升力气流→翼型→上表面流线变密→流管变细下表面平坦→流线变化不大(与远前方流线相比)

连续性定理、伯努利定理→翼型的上表面→流管变细→流管截面积减小→气流速度增大→故压强减小翼型的下表面→流管变化不大→压强基本不变上下表面产生了压强差→总空气动力RR的方向向后向上→分力：升力L、阻力D

升力气流→翼型→上表面流线变密→流管变细44不同迎角对应的压力分布不同迎角对应的压力分布45失速通常，机翼的升力与迎角成正比。迎角增加，升力随之增大(图1、图2)。但是，当迎角增大到某一值时，则会出现相反的情况，即迎角增加升力反而急剧下降。这个迎角就称为临界迎角。当机翼迎角超过临界点时，流经上翼面的气流会出现严重分离，形成大量涡流，升力大幅下降，阻力急剧增加。飞机减速并抖动，各操纵面传到杆、舵上的外力变轻，随后飞机下坠，机头下俯，这种现象称为失速。失速通常，机翼的升力与迎角成正比。迎角增加，升力随之增大(图46视频演示风洞失速流线视频演示风洞失速流线47空气动力系数

升力系数Cy(CL)

阻力系数Cx(CD)空气动力系数升力系数Cy(CL)48升力特性曲线升力特性曲线49Cy-α曲线的特点Cy=0的迎角(用α0表示)一般为负值(0º~4º)；Cy-α曲线在一个较大的范围内是直线段；Cy有一个最大值Cymax，而在接近最大值Cymax前曲线上升的趋势就已减缓。Cy-α曲线的特点Cy=0的迎角(用α0表示)一般为负值(50弯度和迎角的作用弯度和迎角的作用51改变后缘弯度的作用改变后缘弯度的作用52增升装置襟翼（前、后缘）增升装置襟翼（前、后缘）53简单襟翼简单襟翼54富勒襟翼富勒襟翼55Boeing727三缝襟翼Boeing727Triple-SlottedFowlerFlapSystem

Boeing727三缝襟翼Boeing727T56F-14全翼展的前缘缝翼与后缘襟翼F-14全翼展的前缘缝翼与后缘襟翼57前缘缝翼前缘缝翼58缝翼和襟翼对升力系数的影响缝翼和襟翼对升力系数的影响59阻力摩擦阻力压差阻力干扰阻力诱导阻力激波阻力阻力摩擦阻力诱导阻力激波阻力60阻力1：摩擦阻力由空气的粘性造成附面层(层流附面层紊流附面层)层流流动，摩擦阻力小；紊流流动，摩擦阻力大的多->

尽量使物体表面的流动保持层流状态附面层阻力1：摩擦阻力由空气的粘性造成附面层61阻力2：压差阻力运动着的物体前后所形成的压强差所产生的同物体的迎风面积、形状和在气流中的位置都有很大的关系阻力2：压差阻力运动着的物体前后所形成的压强差所产生的62迎面阻力摩擦阻力和压差阻力合起来叫做“迎面阻力”一个物体究竟哪种阻力占主要部分，主要取决于物体的形状流线体，迎面阻力中主要是摩擦阻力远离流线体的式样，压差阻力占主要部分，摩擦阻力则居次要位置，且总的迎面阻力也较大迎面阻力摩擦阻力和压差阻力合起来叫做“迎面阻力”一个物体究竟63机翼的三元效应上翼面压强低，下翼面压强高->压差->漩涡->下洗机翼的三元效应上翼面压强低，下翼面压强高->压差->64阻力3：诱导阻力翼尖涡使流过机翼的气流向下偏转一个角度（下洗）。升力与气流方向垂直（向后倾斜），产生了向后的分力（阻力）诱导阻力同机翼的平面形状，翼剖面形状，展弦比，特别是同升力有关。伴随升力而产生的阻力3：诱导阻力翼尖涡使流过机翼的气流向下偏转一个角度（下洗65阻力4：干扰阻力气流流过翼-身连接处，由于部件形状的关系，形成了一个气流的通道。B处高压区形成气流阻塞，使气流开始分离，产生旋涡，能量消耗和飞机不同部件之间的相对位置有关阻力4：干扰阻力气流流过翼-身连接处，由于部件形状的关系，形66阻力5：激波阻力属于压差阻力阻力5：激波阻力属于压差阻力67激波飞机飞行->对空气产生扰动扰动(以扰动波的形式)以音速传播,积聚激波形成原理激波照片(M=3)激波飞机飞行->对空气产生扰动激波形成原理激波照片(M=68飞行速度小于音速时扰动波的传播速度大于飞机前进速度传播向四面八方飞行速度等于或超过音速时扰动波的传播速度等于或小于飞机前进速度后续时间的扰动就会同已有的扰动波叠加在一起形成较强的波，空气受到强烈的压缩、而形成了激波飞行速度小于音速时69波阻能量的观点

空气通过激波时，受到薄薄一层稠密空气的阻滞，使得气流速度急骤降低，由阻滞产生的热量来不及散布，于是加热了空气。加热所需的能量由消耗的动能而来。在这里，能量发生了转化--由动能变为热能。动能的消耗表示产生了一种特别的阻力。这一阻力由于随激波的形成而来，所以就叫做"波阻"激波前后气流物理参数的变化

波阻能量的观点激波前后气流物理参数的变化70机翼上压强分布的观点亚音速，最大稀薄度靠前，压强分布沿着与飞行相反的方向上的合力，不是很大，即阻力不是很大。超音速情况下，最大稀薄度向后远远地移动到尾部，而且向后倾斜得很厉害，同时它的绝对值也有增加。因此，如果再考虑机翼头部压强的升高，那么压强分布沿与飞行相反方向的合力，急剧增大，使得整个机翼的总阻力相应有很大的增加。这附加部分的阻力就是波阻。机翼上压强分布的观点71JohnGay拍摄2019年7月7日F/A18-CHornet在航母附近低高度（75英尺）超音速飞行的场面JohnGay拍摄72飞行原理(升力和阻力)课件73正激波和斜激波Ma=1

正激波Ma>1

钝头：正激波尖头：斜激波正激波的波阻大，空气被压缩很厉害，激波后的空气压强、温度和密度急剧上升，气流通过时，空气微团受到的阻滞强烈，速度大大降低，动能消耗很大，这表明产生的波阻很大。斜激波波阻较小，倾斜的越厉害，波阻就越小。正激波和斜激波Ma=1正激波正激波的波阻大，空气被压74临界马赫数上翼面流管收缩局部流速加快，大于远前方来流速度局部流速的加快

局部温度降低

局部音速下降当翼型上最大速度点的速度增加到等于当地音速时，远前方来流速度v∞就叫做此翼型的临界速度（对应临界马赫数）临界马